Erfolgreicher Abschluss der Projektarbeit im SmartERZ-Verbundvorhaben SmartHydro
Vom Projektergebnis überzeugten sich im erzgebirgischen Marienberg zum Innovationsworkshop 30 Bündnispartner aus Wirtschaft und Wissenschaft sowie Vertreter des Projektträgers Jülich und Mitglieder des SmartERZ-Beirates. Das Herzstück des Projektes war die automatisierte Integration gestickter Sensorik in Leichtbauwerkstoffen zur Messung verschiedener Parameter am Tankträgersystem während des Einsatzes. Im Falle einer Beschädigung des Bauteils während der Fahrt kann die Sensorik so eine Rückmeldung an die Bordsysteme geben. Der Fahrer wird frühzeitig über mögliche Risiken, wie z. B. Überhitzung oder Überlastung des Trägersystems des Wasserstofftdruckbehälters, informiert.
Für die Entwicklung des Funktionsmusters war die Cetex Institut gGmbH verantwortlich. Dazu wurden die Belastungsanforderungen analysiert und definiert, das Halbzeug und die Fertigungstechnologie entworfen, das Funktionsmuster konstruiert sowie das Faserkunststoffverbund (FKV)- Material validiert und die Qualitätssicherung konzipiert. Die Automation mittels Sensorkontaktierung und Prozessverkettung übernahm die Tisora Sondermaschinen GmbH. Zu realisieren waren im entwickelten Verfahren das Detektieren des Drahtes, die Entfernung des Polyesterfadens, die Kontaktierung des Drahtes und der Kontaktplättchen sowie das Imprägnieren und Einbetten mit dem abschließenden Freilegen. Auf dieser Basis konnte das Forschungsteam einen funktionsfähigen Demonstrator mit Komponenten vom servoelektrischen Linearsystem bis zu entsprechendem Laser und Fräser konzipieren und bauen, der auch das interessierte Fachpublikum begeisterte. Den Teilbereich der Sensorik und Auswerteelektronik bearbeitete der Partner LSE – Lightweight Structures Engineering GmbH. Nach der Definition des Sensorsystems stellten die Spezialisten zwei Sensorsysteme zur Dehnungsüberwachung des Spannbandes und Struktur- und Temperaturüberwachung des Bauteils mittels dem Tailored Fiber Placement - Verfahren her. Die Integration aller Komponenten und damit die Entwicklung und Herstellung des Werkzeuges sowie die finale Bauteilherstellung des Trägersystems war Aufgabe des Verbundkoordinators, Gebr. Ficker GmbH Formen- und Werkzeugbau. Nach der Festlegung von Bearbeitungstechnologie und Material konnte der Werkzeugaufbau bestehend aus Gesenk und Stempel abgeschlossen und schließlich der Prototyp erfolgreich gefertigt werden.
Die Vorteile der innovativen Technologie sind vielfältig. Durch die Kombination von Leichtbauwerkstoffen auf Basis von Polypropylen und Glasfasern (aus Lang- und Endlosfaserverstärkung) mit integrierter Sensorik sind diese Bauteile in sensiblen Bereichen von wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen problemlos einsetzbar. Dies macht die Fahrzeuge zum einen wesentlich leichter und zum anderen wird der aktuelle Betriebszustand und die Integrität wichtiger Baugruppen ständig überwacht und somit die Sicherheit für Fahrer und Passagiere erhöht.
Chancen für die potenzielle Vermarktung des Trägersystems für Wasserstofftanks sieht Martin Dietze, Geschäftsführer, Gebr. Ficker GmbH Formen- und Werkzeugbau, neben der Automobil- und Luftfahrtindustrie auch in der stationären Anwendung wasserstoffbetriebener Energiespeichersysteme, dem Bahn- und Schwerlastverkehr sowie dem Einsatz in Bussen, Sonderfahrzeugen und LKWs.
Zum Abschluss des Innovationsworkshops äußerten sich die Projektakteure engagiert und begeistert zur sehr fruchtbaren Kommunikation in ihrer Entwicklungsarbeit. Trotz verschiedener technologischer Sichtweisen auf die Gesamtaufgabe gestaltete sich die Zusammenarbeit produktiv und immer zielorientiert. Und als schöner Nebeneffekt – ganz im Sinne der SmartERZ-Philosophie – konnte auch die wirtschaftliche Zusammenarbeit der beteiligten Partner gestärkt werden.
Gemeinsam gehen die Projektakteure jetzt an den Technologietransfer, um die Industrie von dem intelligenten Tankträgersystem zu überzeugen. Der ersten Präsentation auf der CLEAN HYDROGEN CONVENTION im Oktober 2023 in Dresden folgt die Internationale Leitmesse für Verbundwerkstoffe - JEC World vom 05.-07. März 2024 in Paris.
